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条形锚板抗拔承载力的离散元分析
1
作者 洪丰 徐彬 《港工技术》 2019年第1期37-42,共6页
本文采用离散元分析技术-颗粒流(软件PFC2d)来建立能够合理描述锚板上拔过程的颗粒流模型。通过详细考察颗粒刚度、模型粒径比、颗粒摩擦系数、模型孔隙率等细观参数对荷载-位移曲线以及锚板抗拔承载力的影响,将数值模拟结果与试验结果... 本文采用离散元分析技术-颗粒流(软件PFC2d)来建立能够合理描述锚板上拔过程的颗粒流模型。通过详细考察颗粒刚度、模型粒径比、颗粒摩擦系数、模型孔隙率等细观参数对荷载-位移曲线以及锚板抗拔承载力的影响,将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,验证了该数值方法的合理性与可行性。通过数值方法的建立分析预测条形锚板承载力,对优化锚固基础结构形式、提高系泊系统稳定性具有重要的工程意义。 展开更多
关键词 条形锚板 承载力 砂土 细观参数 颗粒流pfc 系泊系统
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加载速率对岩石材料力学行为的影响 被引量：106
2
作者 尹小涛 葛修润 +1 位作者 李春光 王水林 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第A01期2610-2615,共6页
加载速率会造成岩石材料破坏形态的改变,材料破坏过程中存在塑性向脆性转变的临界速率。在颗粒流程序下,通过Fish语言编程,虚拟实现岩石数值试件,并进行0.0005,0.0010,0.0050,0.0500m/s四个加载速率下的单轴压缩数值试验。分析加载速率... 加载速率会造成岩石材料破坏形态的改变,材料破坏过程中存在塑性向脆性转变的临界速率。在颗粒流程序下,通过Fish语言编程,虚拟实现岩石数值试件,并进行0.0005,0.0010,0.0050,0.0500m/s四个加载速率下的单轴压缩数值试验。分析加载速率对岩石破裂形态、裂纹数量和扩展、应力-应变曲线和能量转换的影响。发现:加载速率的增加破坏优势剪切带的发展,使得剪切带等速发展,材料呈现锥形破坏;加载速率的增加使得材料的力学性能表现出极大的伪增强,材料更破碎,能量损失增大,这与材料吸收和破坏消散能量的能力有关。 展开更多
关键词 岩石力学 颗粒流 加载速率 破坏形态 裂纹 能量
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砂土力学性质的细观模拟 被引量：85
3
作者 周健 池永 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期901-906,共6页
基于颗粒流理论,对砂土的室内双轴试验和砂土剪切带形成与发展进行了数值模拟,基本再现了砂土试样应力-应变关系。主要研究了颗粒粒径、颗粒摩擦系数等细观参数变化时试样宏观性质的变化情况。对比分析了室内试验和颗粒流数值模拟试验... 基于颗粒流理论,对砂土的室内双轴试验和砂土剪切带形成与发展进行了数值模拟,基本再现了砂土试样应力-应变关系。主要研究了颗粒粒径、颗粒摩擦系数等细观参数变化时试样宏观性质的变化情况。对比分析了室内试验和颗粒流数值模拟试验的砂土剪切带特征。同时对比研究了模型试样颗粒粒径、颗粒刚度和摩擦系数等细观参数的变化,对剪切带的形成与发展过程的影响。结果表明:通过颗粒流数值模型试验可以有效模拟砂土剪切带的形成与发展机理。 展开更多
关键词 砂土 力学性质 细观力学 颗粒流 应力-应变关系 剪切带 数值模拟
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土坡稳定分析的颗粒流模拟 被引量：89
4
作者 周健 王家全 +1 位作者 曾远 张姣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期86-90,共5页
边坡的失稳破坏运动是一个存在岩土体的滑动、平移、转动的复杂过程,具有宏观上的不连续性和单个块体运动的随机性。采用颗粒流模拟土坡的变形破坏全过程,不需要假定滑移面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强... 边坡的失稳破坏运动是一个存在岩土体的滑动、平移、转动的复杂过程,具有宏观上的不连续性和单个块体运动的随机性。采用颗粒流模拟土坡的变形破坏全过程,不需要假定滑移面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强度最弱的面发生剪切破坏,因此离散元法是模拟边坡变形破坏力学行为的比较理想的途径。运用PFC(颗粒流)程序对砂性土坡和黏性土坡分别进行数值模拟,分析细观参数对土坡破坏型式的影响。结果显示,土性对边坡的破坏型式有很大的影响,随着颗粒黏性的增大,边坡破坏类型从塑性破坏向脆性破坏过渡。 展开更多
关键词 边坡失稳 颗粒流(pfc)离散元 数值模拟 土坡稳定
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岩石节理直剪试验颗粒流宏细观分析 被引量：58
5
作者 周喻 MISRA A +1 位作者 吴顺川 张晓平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1245-1256,共12页
基于颗粒流理论和PFC程序,在解决建模过程中悬浮颗粒的消除、恒定法向荷载伺服机制的施加、拟静力加载状态的选取等问题后,较为完善地实现岩石节理PFC数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度深入探讨节理在直剪试验过程中的力学演化特征... 基于颗粒流理论和PFC程序,在解决建模过程中悬浮颗粒的消除、恒定法向荷载伺服机制的施加、拟静力加载状态的选取等问题后,较为完善地实现岩石节理PFC数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度深入探讨节理在直剪试验过程中的力学演化特征和破坏机制。结合已有的节理直剪试验成果,进行室内试验和计算结果的对比分析,验证计算方法的可靠性。研究成果如下:(1)随恒定法向荷载的增大,剪切应力及其峰值时刻的剪切位移增大,节理面上黏结破坏颗粒增多,而剪切阻抗和节理剪胀效应却降低;(2)随剪切位移的增加,节理面上粒间法向接触数不断减少,接触矢量方向逐渐向剪切荷载施加方向偏转,而粒间接触压力不断增大,裂纹不断沿节理面附近产生,破裂频数在剪切应力达到峰值时最为强烈;(3)数值试验得到的剪切阻抗值普遍高于试验值,但减小模型颗粒半径可有效降低计算剪切阻抗值。室内试验和计算结果对比分析表明,新提出的颗粒流计算方法非常适用于岩石节理直剪试验的数值模拟,可为室内节理直剪试验和PFC节理模型细观力学参数选取的深入研究提供有益的参考。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 直剪试验 颗粒流理论 pfc 宏观 细观
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岩石破裂过程中声发射特性的颗粒流分析 被引量：58
6
作者 周喻 吴顺川 +2 位作者 许学良 孙伟 张晓平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期951-959,共9页
以颗粒流理论和PFC程序为平台,根据矩张量理论建立细观尺度上岩石声发射模拟方法。该方法可同时给出声发射事件发生的时间、空间、破裂强度等特征,再现岩石裂纹孕育、发展和贯通过程,从而揭示岩石的破坏机制。结合室内花岗岩破裂全过程... 以颗粒流理论和PFC程序为平台,根据矩张量理论建立细观尺度上岩石声发射模拟方法。该方法可同时给出声发射事件发生的时间、空间、破裂强度等特征,再现岩石裂纹孕育、发展和贯通过程,从而揭示岩石的破坏机制。结合室内花岗岩破裂全过程声发射特性试验研究成果,通过试验和计算结果的对比分析,验证该方法的可靠性,并得到以下结论:(1)在试样峰值强度前,声发射事件次数较少、破裂强度较低,且在试样内部随机分布;从试样峰值强度起至破坏时的残余强度,声发射事件次数较多、破裂强度较高,且主要沿宏观破裂带附近分布。(2)声发射事件次数随破裂强度变化近似呈正态分布。在均值与最大破裂强度之间,声发射事件累积数随破裂强度的降低近似呈线性对数函数关系。(3)每次声发射事件所包含的微破裂数,随破裂强度的提高而增加,近似呈波尔兹曼函数关系。(4)声发射事件次数与微破裂数近似呈负指数函数关系,即包含微破裂数越少的声发射事件,其所占总数的比例越大。研究成果可弥补现有声发射试验及模拟方法的不足,并作为一种新的手段为声发射试验与现场微震监测研究所利用。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石破裂 声发射 模拟 矩张量 颗粒流理论 颗粒流程序 细观
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颗粒流强度折减法和重力增加法的边坡安全系数研究 被引量：49
7
作者 周健 王家全 +1 位作者 曾远 贾敏才 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1549-1554,共6页
将强度折减法和重力增加法的思路引入离散单元法,对土坡安全系数的评价作尝试性研究。运用颗粒流软件,采用强度折减法和重力增加法对边坡进行稳定分析。结果表明颗粒流计算得到的结果与有限元和条分法计算结果比较接近,为计算边坡稳定... 将强度折减法和重力增加法的思路引入离散单元法,对土坡安全系数的评价作尝试性研究。运用颗粒流软件,采用强度折减法和重力增加法对边坡进行稳定分析。结果表明颗粒流计算得到的结果与有限元和条分法计算结果比较接近,为计算边坡稳定开辟了一条新的途径。采用颗粒流求解边坡的安全系数不需要条分,也即不需要对条间力做假定,同时不需要假定滑移面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强度最弱面发生剪切破坏。最后对强度折减法的不等比例折减提出了不同观点,为今后的研究提供思路。 展开更多
关键词 颗粒流 离散元 强度折减法 重力增加法 安全系数
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土石混合体力学特性的颗粒离散元双轴试验模拟研究 被引量：34
8
作者 焦玉勇 王浩 马江锋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期3564-3573,共10页
土石混合体作为土体和碎石的混合体,其宏观力学特性与碎石特性密切相关。采用试验研究和数值模拟相结合的方法,对土石混合体的力学特性进行研究。基于FISH语言开发颗粒流的多边形碎石生成模块,通过室内试验校核颗粒流模型的细观参数,建... 土石混合体作为土体和碎石的混合体,其宏观力学特性与碎石特性密切相关。采用试验研究和数值模拟相结合的方法,对土石混合体的力学特性进行研究。基于FISH语言开发颗粒流的多边形碎石生成模块,通过室内试验校核颗粒流模型的细观参数,建立土石混合体双轴试验模型。提出以形状因子m作为衡量碎石磨圆度的指标,对碎石形状进行了量化。研究了碎石含量、强度、形状对土石混合体力学特性影响,探讨碎石对土体强度提高的细观原因,揭示土石混合料的强度指标随各主要影响因素的变化趋势。结果表明:碎石含量和强度越高,混合体的强度也越高,当含石量小于40%时,土石混合体的力学特性受土体主导;内摩擦角随着碎石含量增加而增大,而黏聚力却在减小;随着形状因子的增大,强度降低,黏聚力和内摩擦角均减小;土石混合体中应力分布不均,在碎石含量较高时,碎石形成骨架效应,承担了主要荷载。 展开更多
关键词 土力学 土石混合体 颗粒流 碎石形状 力学特性
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大理岩脆-延-塑转换特性的细观模拟研究 被引量：33
9
作者 余华中 阮怀宁 褚卫江 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期55-64,共10页
针对锦屏深埋大理岩峰后变形破坏的脆-延-塑转换特性,采用颗粒流程序(PFC)中的簇单元模型(CPM)对其进行细观模拟研究。经过对室内试验结果的反复模拟校准,获得描述锦屏深埋大理岩力学性质的一组细观物理力学性质参数。模型试验结果表明... 针对锦屏深埋大理岩峰后变形破坏的脆-延-塑转换特性,采用颗粒流程序(PFC)中的簇单元模型(CPM)对其进行细观模拟研究。经过对室内试验结果的反复模拟校准,获得描述锦屏深埋大理岩力学性质的一组细观物理力学性质参数。模型试验结果表明:试样的一系列宏观力学表现,包括弹性模量、泊松比、单轴与启裂抗压强度、应力-应变曲线、峰值与残余强度包络线、拉压强度比以及破坏形态等均与锦屏深埋大理岩的试验结果具有良好的一致性。对不同围压下裂纹发育规律的研究表明:不同应力状态下细观裂纹发育特征的显著差异是导致大理岩的变形破坏出现脆-延-塑转换特性的主要原因;张性裂纹的大量发育决定介质的脆性破坏模式,而剪切裂纹数目的快速增长则促使介质由脆性破坏模式逐渐向延-塑性破坏模式转换。 展开更多
关键词 岩石力学 深埋大理岩 脆-延-塑转换 颗粒流程序 黏结颗粒模型 簇单元模型 强度包络线
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岩石节理剪切力学行为的颗粒流数值模拟 被引量：32
10
作者 余华中 阮怀宁 褚卫江 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1482-1490,共9页
利用颗粒流程序生成岩石节理直剪试验数值模型,进行不同法向应力作用下节理直剪试验的颗粒流数值模拟,研究节理的宏细观剪切力学行为,以及不同法向应力作用下微裂纹的发育及演化规律。结果表明:模型试件在直接剪切过程中表现出类似于真... 利用颗粒流程序生成岩石节理直剪试验数值模型,进行不同法向应力作用下节理直剪试验的颗粒流数值模拟,研究节理的宏细观剪切力学行为,以及不同法向应力作用下微裂纹的发育及演化规律。结果表明:模型试件在直接剪切过程中表现出类似于真实节理的宏观力学行为,试件的抗剪强度和剪切峰值剪胀角对法向应力的依存关系体现出与JRC-JCS模型预测结果良好的一致性;模型试件主要在节理面两侧的微凸体附近产生接触压力集中现象。法向应力越大,接触压力集中区越多,集中程度越高;随法向应力不断增大,试件内微裂纹的发育速度逐步提高,剪切裂纹发育数目在微裂纹总数中所占的比例逐步增大,但仍远少于张性裂纹;节理面上接触压力的分布特征与模型试件内微裂纹的发育规律一致;节理在外荷载作用下的剪切破坏是节理面上微裂纹汇集贯通的结果,"压致拉"效应在此过程中起主导作用。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石节理 直剪试验 颗粒流程序 簇单元模型 接触力 微裂纹 破坏机制
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单轴压缩条件下含三叉裂隙类岩石试样力学特性的细观研究 被引量：29
11
作者 李露露 高永涛 +1 位作者 周喻 金爱兵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3668-3676,共9页
三叉裂隙是自然界普遍存在的一种岩体缺陷形式,其对岩体的力学特性有重要影响。对含预制三叉裂隙的水泥砂浆试样进行室内单轴压缩试验,配合使用摄像机拍摄裂纹的起裂、扩展、贯通过程,通过数字图像技术处理获取试样的应变场云图,并结合P... 三叉裂隙是自然界普遍存在的一种岩体缺陷形式,其对岩体的力学特性有重要影响。对含预制三叉裂隙的水泥砂浆试样进行室内单轴压缩试验,配合使用摄像机拍摄裂纹的起裂、扩展、贯通过程,通过数字图像技术处理获取试样的应变场云图,并结合PFC2D程序研究不同?、?条件下试样的强度特征、裂纹模式和裂纹演化扩展规律。研究表明:三叉裂隙对试样单轴抗压强度有明显的削弱作用。当?恒定为120°时,试样在?=30°时达到最大抗压强度;当?恒定为90°时,随?增大,试样抗压强度呈先减小后增大的趋势,且当?=45°时达到最大抗压强度。试样产生的裂纹可分为3类,分别是张拉型裂纹(Ⅰ型裂纹)、剪切型裂纹(Ⅱ型裂纹)、混合型裂纹(Ⅲ型裂纹)。这3类裂纹通常从裂隙尖端开始产生,并且Ⅰ型裂纹沿加载方向扩展,通常未扩展至试样边界;Ⅱ型和Ⅲ型裂纹通常与加载方向呈一定角度扩展至试样边界。通过对裂纹的几何形态和组成宏观裂纹的微裂纹成分的分析,得知导致含三叉裂隙试样在单轴压缩条件下失效的是张拉破坏。数字图像技术得到的应变云图表明,当载荷达到一定阶段,裂隙尖端出现应力集中,微破裂开始发育并聚集成微破裂区,微破裂区扩大产生宏观裂纹。通过对主应变和剪应变云图分析,发现导致试样失效的是张拉破坏,剪应变在裂纹扩展过程中的影响较小。 展开更多
关键词 岩石 三叉裂隙 单轴压缩 颗粒流程序(pfc) 数字图像技术
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细观结构的非均质性对花岗岩蠕变特性影响的离散元模拟研究 被引量：28
12
作者 胡训健 卞康 +2 位作者 刘建 李冰洋 陈明 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2069-2083,共15页
基于颗粒离散元方法,通过将等效晶质模型和应力腐蚀模型相结合,建立考虑晶体粒径分布的非均质性蠕变颗粒流模型。通过室内试验和数值模拟计算结果的对比分析,验证该方法在花岗岩蠕变力学特性研究中的适用性和可靠性,表明晶体粒径分布所... 基于颗粒离散元方法,通过将等效晶质模型和应力腐蚀模型相结合,建立考虑晶体粒径分布的非均质性蠕变颗粒流模型。通过室内试验和数值模拟计算结果的对比分析,验证该方法在花岗岩蠕变力学特性研究中的适用性和可靠性,表明晶体粒径分布所造成的非均质性对花岗岩蠕变失效时间、稳态蠕变速率、裂纹数量和长期强度等性质都具有很大的影响。主要研究结论如下:(1)当非均质性因子越小时,岩石越均质,单轴抗压强度和长期强度越高,岩石的长期强度和单轴抗压强度的比值在0.70左右;(2)岩石在同一应力下,当非均质性因子越大时,蠕变失效时间越小;在同一驱动应力比下,随着非均质性因子的增加,岩石稳态蠕变速率降低,蠕变失效破坏时间更长;(3)微裂纹的发展大致分为3个阶段:缓慢扩展阶段、等速扩展阶段和加速扩展阶段,从微裂纹数量上,呈现出晶间拉裂纹、晶内拉裂纹、晶间剪裂纹数量递减的规律,晶间裂纹在总裂纹数量中占主导地位;(4)岩石的细观结构对破坏模式起着控制性作用,当模型较为均质时,破坏模式呈现出劈裂破坏;当非均质性增加时,破坏模式转变为剪切破坏。微裂纹在扩展过程中会优先选择晶体边界扩展,并且出现了明显的'绕核'现象,即粒径较大的长石对裂纹扩展和破坏模式影响明显,当岩石非均质性越大时,该现象越明显。 展开更多
关键词 岩石力学 离散元模拟 非均质性 细观结构 颗粒流
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PFC滑坡模拟二、三维建模方法研究 被引量：27
13
作者 曹文 李维朝 +2 位作者 唐斌 邓刚 李俊峰 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期455-462,共8页
滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序(PFC)虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建... 滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序(PFC)虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建立滑坡模型的前处理方面较弱,使得其在滑坡运动过程模拟中的推广应用受到限制。对此,本文指出了BallBall和Ball-Wall两种建模方法的适用性、优缺点及滑体滑床边界确定方法,并以2014年地震触发的红石岩滑坡为例,以Brick填充法为基础,从获取地形数据、确定滑体和滑床区域、建立滑体和滑床几何模型、生成颗粒模型4个步骤出发,提出了基于数字等高线地形图建立PFC二、三维复杂滑坡模型的前处理方法,弥补了PFC软件前处理的不足,从而为今后基于PFC的滑坡运动过程模拟提供有益的帮助。 展开更多
关键词 离散元 颗粒流 滑坡 数值模拟
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深埋大理岩破裂扩展时间效应的颗粒流模拟 被引量：26
14
作者 刘宁 张春生 褚卫江 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1989-1996,共8页
由于颗粒流程序(PFC)对岩石基本力学特性的描述是从颗粒间接触状态及其变化特征入手,因此PFC能够克服由于岩石本身细观特性所造成的描述上的困难,实现在岩石模型中对细观结构的模拟,而这些都是传统断裂力学理论无法解决的。针对锦屏深... 由于颗粒流程序(PFC)对岩石基本力学特性的描述是从颗粒间接触状态及其变化特征入手,因此PFC能够克服由于岩石本身细观特性所造成的描述上的困难,实现在岩石模型中对细观结构的模拟,而这些都是传统断裂力学理论无法解决的。针对锦屏深埋大理岩在破裂过程中表现出的时间效应,通过在平行黏结模型中引入损伤速率概念形成平行黏结应力腐蚀模型(PSC),结合室内大理岩静态疲劳破坏试验,确定PSC模型中的相关细观力学参数。利用PSC模型对锦屏深埋大理岩破裂扩展的时间效应的模拟,分析在不同驱动应力比作用下大理岩的变形特征、裂纹特征和破裂特征。研究结果表明,利用PFC能够展现出与岩石破裂过程相符的细观特征,而这些细观表现有利于更好地理解脆性岩石强度的时间效应。 展开更多
关键词 岩石力学 大理岩 时间效应 颗粒流程序 平行黏结应力腐蚀模型 静态疲劳破坏
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滑坡渐进破坏运动过程的颗粒流仿真模拟 被引量：25
15
作者 王宇 李晓 +1 位作者 王声星 侯文诗 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2012年第12期46-52,共7页
采用颗粒流离散元模拟滑坡的变形破坏全过程,不需要假定滑动面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强度最弱面发生剪切破坏。白河滑坡是受强降雨影响诱发的上部顺层、下部微切层的大型古基岩滑坡,滑坡的发生是其... 采用颗粒流离散元模拟滑坡的变形破坏全过程,不需要假定滑动面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强度最弱面发生剪切破坏。白河滑坡是受强降雨影响诱发的上部顺层、下部微切层的大型古基岩滑坡,滑坡的发生是其独特内外因共同作用的结果。据现场调查资料,总结了滑坡的成因与形成机制。运用基于离散元法的颗粒流(PFC)程序,引入平行粘结模型,通过数值模拟,确定滑带土细观参数与宏观力学性质的关系;据此建立滑坡模型;然后,运用颗粒流离散元法对滑坡运动渐进全过程进行数值模拟,对滑坡不同关键部位进行位移、孔隙率变化及应变监测,阐明其渐进发展过程,明确其时空演化规律。模拟结果表明:上部的土体沿基岩面先出现开裂,导致中部滑体产生剪胀,对下部古滑体产生推挤作用,导致新老崩积堆积区及白河中学食堂地区的失稳,形成整体滑动。通过对白河滑坡发生→发展→破坏的动态演化模拟,可为工程决策提供理论依据。 展开更多
关键词 滑坡 颗粒流(pfc) 数值模拟 渐进破坏 平行粘结模型
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类岩石材料力学特性的试验及数值模拟研究 被引量：26
16
作者 黄彦华 杨圣奇 刘相如 《实验力学》 CSCD 北大核心 2014年第2期239-249,共11页
在进行多组不同配比类岩石材料单轴压缩试验和巴西试验的基础上，详细分析了石膏水泥比和石英砂含量对类岩石材料的单轴抗压强度、抗拉强度及弹性模量等力学参数的影响规律，力图找到适合模拟现场砂质泥岩的类岩石材料及配合比。利用颗... 在进行多组不同配比类岩石材料单轴压缩试验和巴西试验的基础上，详细分析了石膏水泥比和石英砂含量对类岩石材料的单轴抗压强度、抗拉强度及弹性模量等力学参数的影响规律，力图找到适合模拟现场砂质泥岩的类岩石材料及配合比。利用颗粒流程序（PFC）模拟，进一步研究了高径比和围压对类岩石材料力学特性的影响。结果表明：随着石膏水泥比的增大，抗压强度和弹性模量均逐渐减小，而抗拉强度逐渐增大；随着石英粉含量的增大，抗压强度和弹性模量均先增大后减小，而抗拉强度则为先减小后增大。结合单轴压缩过程的声发射特征，揭示了裂纹扩展与声发射有密切的关系。PFC2D模拟获得的力学参数与室内试验相近，破裂模式也与实际情况相似。通过尺寸效应的研究可知试样的高径比在2．0～2．5较合理。随着围压的增大，试样的峰值强度、残余强度、峰值应变及弹性模量等力学参数均增大，且围压会改变试样的破裂模式。 展开更多
关键词 类岩石材料 力学特性 高径比 围压 颗粒流程序
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基于颗粒流程序的真三轴应力状态下堆石体的变形和强度特性研究 被引量：25
17
作者 周伟 谢婷蜓 +1 位作者 马刚 常晓林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期3006-3012,3080,共8页
采用三维颗粒流程序,模拟了堆石体的真三轴试验,不仅研究了堆石体在三维应力条件下的宏观应力变形特点,而且将细观与宏观参数联系起来,进一步完善了对堆石体的研究。试验过程采用等中主应力比路径加载。通过比较堆石体真三轴颗粒流模型... 采用三维颗粒流程序,模拟了堆石体的真三轴试验,不仅研究了堆石体在三维应力条件下的宏观应力变形特点,而且将细观与宏观参数联系起来,进一步完善了对堆石体的研究。试验过程采用等中主应力比路径加载。通过比较堆石体真三轴颗粒流模型试验和室内真三轴试验结果,表明颗粒流程序能较好地模拟堆石体的力学特性。颗粒流数值试验结果表明,中主应力对堆石体在三向应力状态下的强度和变形特性均有显著的影响。应力比参数b从0～1变化过程中,中主应力面先压缩后膨胀,小主应力面一直处于压缩状态;中主应力对内摩擦角、弹性模量和泊松比也均有影响。从细观上看,围压越高,b值越大,颗粒配位数越大,孔隙率越小,故从细观角度解释了堆石体的宏观应力变形现象。 展开更多
关键词 堆石体 真三轴 pfc 数值试验 中主应力
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岩石细观结构及参数对宏观力学特性及破坏演化的影响 被引量：24
18
作者 张国凯 李海波 +3 位作者 夏祥 李俊如 李晓锋 宋涛 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1341-1352,共12页
基于二维颗粒流软件,采用2种不同算法生成clump和cluster模型,研究细观参数和结构（结晶颗粒大小形状分布、预制微裂纹）对宏观力学特性的影响,量化宏细观参数对应关系,探讨微裂纹发展演化规律及试件破坏的细观机制。研究表明：（1）2... 基于二维颗粒流软件,采用2种不同算法生成clump和cluster模型,研究细观参数和结构（结晶颗粒大小形状分布、预制微裂纹）对宏观力学特性的影响,量化宏细观参数对应关系,探讨微裂纹发展演化规律及试件破坏的细观机制。研究表明：（1）2种模型生成算法各有优势,圆形区域标记法模型力学特性随细观参数变化规律性较好,波动较小,搜索算法能较好地控制结晶级配组成;（2）单轴抗压强度UCS、抗拉强度TS与clump半径、无黏结比例（随机分布微裂纹）呈指数函数变化,与黏结强度比呈幂次函数关系;弹性模量、泊松比与上述三细观参数均呈线性变化,且二者变化趋势相反;UCS/TS比值随clump半径、黏结强度比、cluster黏结强度比值n、无黏结比例的增加而增大,且黏结强度比对其影响最大;张拉裂纹比例受黏结强度比影响最大,clump半径影响次之;（3）单轴压缩下试件以张拉破坏为主,张拉裂纹优势导向主要沿轴向扩展,剪切裂纹则主要沿与轴向夹角20°~40°扩展,巴西劈裂试样张拉破坏裂纹均贯穿试件中心。clump与cluster模型微裂纹扩展演化过程及破坏模式差异较大,相比cluster模型,clump模型剪切裂纹比例相对较大,裂纹破碎带更宽,破裂面粗糙不平整。 展开更多
关键词 岩石力学 颗粒流 细观参数 细观结构 宏观力学特性 微裂纹演化
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深埋隧洞开挖损伤区的检测及特征分析 被引量：22
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作者 刘宁 张春生 褚卫江 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期526-531,538,共7页
隧洞开挖以后围岩会出现损伤,并在洞周形成开挖损伤区,在损伤区范围内声波波速会出现衰减。针对锦屏二级水电站3#引水隧洞在隧道掘进机(TBM)开挖过程中可能形成的损伤区,首先利用数值方法探讨了损伤区的分布特征,通过监测特征点在开挖... 隧洞开挖以后围岩会出现损伤,并在洞周形成开挖损伤区,在损伤区范围内声波波速会出现衰减。针对锦屏二级水电站3#引水隧洞在隧道掘进机(TBM)开挖过程中可能形成的损伤区,首先利用数值方法探讨了损伤区的分布特征,通过监测特征点在开挖过程中的应力路径,确定了特征点的应力状态和可能出现声波波速衰减的部位。在此基础上确定了对声波钻孔的布置方案,并利用单孔声波检测方法确定了损伤区深度。为了实现颗粒流程序PFC对损伤区的模拟,通过三轴压缩试验确定了PFC的细观参数。最后利用PFC描述了损伤区的分布,分析了损伤局部化特征和损伤程度的变化。结果表明PFC的模拟结果和检测结果具有较好的一致性,能够实现对损伤区特征的准确描述。研究成果对损伤区的检测和支护优化设计具有指导意义。 展开更多
关键词 深埋隧洞 损伤区 声波检测 颗粒流程序(pfc)
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单轴压缩条件下含双圆孔类岩石试样力学特性的细观研究 被引量：22
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作者 周喻 刘冰 +2 位作者 王莉 李想 丁银平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2662-2671,共10页
圆孔作为一种典型的岩石缺陷,对岩石的力学特性具有重要影响。采用室内试验及PFC2D程序,构建含双圆孔类岩石试样并对其进行单轴压缩试验,研究其不同圆孔间距、倾角组合条件下的强度、裂纹模式及破裂孕育演化特征。研究表明:(1)当间距不... 圆孔作为一种典型的岩石缺陷,对岩石的力学特性具有重要影响。采用室内试验及PFC2D程序,构建含双圆孔类岩石试样并对其进行单轴压缩试验,研究其不同圆孔间距、倾角组合条件下的强度、裂纹模式及破裂孕育演化特征。研究表明:(1)当间距不变时,随倾角的增大,试样单轴抗压强度呈先减小后增大的趋势,且在倾角为45°~60°时达到最低单轴抗压强度;当倾角为90°恒定时,随间距的增大,试样单轴抗压强度呈先增大后减小的趋势,且在间距为40 mm左右时达到最大单轴抗压强度。(2)试样产生的裂纹类型可分为I型(张拉型)裂纹、II型(剪切型)裂纹、III型(混合型)裂纹等三类。当孔距较近时,随倾角的增大,圆孔间裂纹类型逐渐由III型裂纹转变为II型裂纹,两圆孔靠近加载端部一侧的孔壁逐渐产生I型裂纹,靠近试样两侧边界处的孔壁始终会产生II型裂纹。当倾角为90°恒定时,随间距的增大,两孔间相互作用减弱,但两圆孔靠近加载端部一侧及靠近试样两侧边界处的孔壁,始终分别产生I型裂纹和II型裂纹。(3)两孔间岩桥连线上的II型裂纹首先产生,其次在圆孔靠近加载端部一侧的孔壁产生I型裂纹,最后在圆孔靠近试样两侧边界处的孔壁产生II型裂纹。通常构成II型裂纹的声发射事件破裂强度,高于构成I型裂纹的声发射事件破裂强度。 展开更多
关键词 岩石力学 单轴压缩 力学特性 颗粒流
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